第3节 光的折射（举一反三讲义）物理沪科版（五四学制）2024八年级上册

第四章光现象 第三节 光的折射 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：光的折射规律 2 知识点2生活中的折射现象 5 知识点3光的色散 8 【方法技巧】 10 方法技巧 实像与虚像的区别 10 【巩固训练】 10 【学习目标】 1.认识光的折射现象，并通过实验探究光的折射规律； 2．虚知道光在发生折射时，光路是可逆的。 3．能够根据光的折射规律简单作图； 4．能够利用所学知识解释生活中的折射现象。 教学重点： 1.了解光的折射现象，知道折射光线和折射角的概念； 2．通过光的色散知道太阳光是由多种单色光组成的，理解白光是复色光，了解紫外线和红外线，建立完整的光科学观念。 教学难点： . 1.能用光的折射规律解释生活中简单的折射现象，强化科学解释与实际应用的科学思维； 2.通过对比实验验证光路的可逆性，总结光的折射规律的操作要点； 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.光的折射规律 1.光的折射现象：光从介质（如空气）斜射入另一种介质（如水中）时，其传播方向会发生偏折，这种现象叫作光的折射。 2. 与光的折射有关的基本概念：一点、三线、两角 一点 入射点 O 三线 法线NN'：经过入射点 O 并垂直于介质分界面的直线 入射光线AO 折射光线OC 两角 入射角α：入射光线与法线的夹角； 折射角γ：折射光线与法线的夹角 3.【实验目的】探究光的折射规律 【实验器材】可折叠的标有角度刻度的硬白纸板、水、水缸、激光笔 【实验步骤】 （1）．如图所示，将一块画有角度和中心虚线的硬纸板竖直插入盛有水的缸中，使虚线与水面垂直，角度刻度中心点恰与水面相平。虚线即为分界面的法线，中心点即为为入射点。 (2)．用激光笔将一束光贴着纸板沿着某一个角度射到入射点，经分界面的反射和折射，沿另一个方向射出，在纸板上出现了反射光线和折射光线的径迹。 (3)．改变入射角的大小，发现折射角会随着入射角的增大而增大，减小而减小。 增大入射角 减小入射角 入射角减小到0 (4)．把纸板右半边向前或向后折，反射光线的径迹消失。 【实验分析】 1．当纸板向前向后折时，折射光线从纸板上消失，纸板恢复平整后，折射光线重新出现，说明折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 2．实验过程中发现，折射光线和入射光线始终在法线的两侧。 3．折射角会随着入射角的变化趋势而变化。 4．光从空气斜射入水时，折射角小于入射角；光从水斜射入空气时，折射角大于入射角。 5．当光垂直入射时，光不发生折射。 【实验结论】 三线共面，法线居中，速大角大。（光路可逆） 【注意事项】 1．白纸板的作用：由于白纸表面粗糙，光沿纸板传播时，有部分光被反射到各个方向，从而显示光路。 2．让光从某次折射光线径迹逆着折射光线的方向射到纸板中心点，它被折射后逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在折射现象中，光路是可逆的。 例1． 如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，据图分析：折射 角大小是 ，空气在界面的 侧（选填“上”“下”“左”“右”）。 【答案】 40° 左。 【解析】[1]根据光的反射规律，反射角大小等于入射角大小，那么上方的两条光线，不会是入射光线和反射光线，而左边的两条光线，与的夹角都是70°，两角大小相等，则这两条光线是入射光线和反射光线，就是法线，那么另外一条光线就是折射光线，根据光的折射规律，折射光线、入射光线分居法线两侧，则左上边的那条光线，不会是入射光线，否则折射光线、入射光线分居法线同侧，左下边的那条光线是入射光线，右上边的那条光线是折射光线，折射光线与法线之间的夹角是折射角，大小是40°。 [2]由[1]解析可知，是法线，那么是空气和玻璃两种介质的分界面；假设左边是玻璃，右边是空气，光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，但是题中折射角是40°，入射角是70°，折射角小于入射角，那么假设不成立，左边不是玻璃；假设左边是空气，右边是玻璃，光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角，符合题意，假设成立，所以左边是空气，空气在界面的左侧。 变式1-1.下列词句中属于光的直线传播现象的是：___________；属于光的反射现象的是 ___________；属于光的折射现象的是 ___________。（选填数字号码）。 ①立竿见影；②镜花水月；③坐井观天；④海市蜃楼；⑤凿壁偷光；⑥水中捞月；⑦潭清疑水浅。 【答案】 ①③⑤     ②⑥     ④⑦。 【解析】①立竿见影，这个影是影子，是由于光的直线传播形成的；②镜中花，水中月，这里的花和月都是平面镜成像形成的，平面镜成像利用的是光的反射；③坐井观天是由于光是由直线传播形成的；④海市蜃楼是光在不均匀的空气中传播时发生折射形成的；⑤凿壁偷光，是利用光的直线传播；⑥水中捞月，是平面镜成像，利用了光的反射；⑦“疑水浅”是水底的反射光线从水中斜射入空气中，发生了折射，折射光线远离法线，人看水底是逆着折射光线的传播方向看的，由于我们始终认为光是沿直线传播的，所以看到的水底其实是折射光线的反向延长线相交会聚而成的虚像，位置要比真实的水底高一些。故“疑水浅”是光的折射现象。 [1]属于光的直线传播现象的是①③⑤。 [2]属于光的反射现象的是②⑥。 [3]属于光的折射现象的是④⑦。 变式1-2 如图所示，能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是 图。 【答案】乙。 【解析】根据折射规律知，光从空气进入玻璃中时，折射角小于入射角，图甲中折射角大于入射角，错误；图乙中折射角小于入射角，正确。 变式1-3 如图所示，一束光线斜射入装满水的容器中，在P处形成一光斑，现保持入射光线方向不变，将容器中的水慢慢抽出，则在此过程中光斑将 A．向左移动 B．向右移动 C．仍在原来位置 D．先向左移动再向右移动 【答案】B 【详解】 一束光线斜射人装满水的容器中，在P处形成一光斑，将容器中的水慢慢抽出的过程中，入射点逐渐降低且右移，由光的折射规律可知，光线将发生折射现象，折射光线靠近法线，即向下偏折，也就是容器底的光斑向右移动．随着水位的降低，入射点向右移动，由于入射角不变，折射角也不变，折射光线平行，光斑向右移动。 故选B。 知识点二 生活中的折射现象 1． 河水看浅： （1）光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由折射光线反向延长线的交点发出的，这点的位置比实际位置升高了。 （2）原理图： 2． 渔民叉鱼： （1）有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。（2）原理图： 3． 从水中看岸上物体： （1）光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由折射光线反向延长线的交点发出的，这点的位置比实际位置升高了。 （2）原理图： 4． 海市蜃楼： （1）海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，形成原因是地面附近空气温度比上层空气温度低，使上下层空气密度不同，而发生的折射现象。多发生在夏天的海面上。 （2）原理图： 5.玻璃砖的折射 （1）平行玻璃砖的的折射（如下图）：平行射入，折射后平行射出（光路可逆） （2）扇形玻璃砖的折射（如下图）：经过球心的光线传播方向不变（光路可逆） 例2.．如图1所示，在阳光照射下，水中觅食的白鹤组成了“对影成三鸟”的自然佳景。阳光下鸟的黑影是光的 形成的；水中鸟的倒影是光的 形成的；下列选项 （填字母）表示白鹤看到水中鱼的光路图。 【答案】 直线传播 反射 D 【详解】[1]阳光下鸟的黑影属于影子，是由于光的直线传播形成的。 [2]水中鸟的倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的。 [3]白鹤看到水中鱼，是鱼的反射光线从水中斜射入空气中，在水面处发生了折射，且折射角大于入射角。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 变式2-1 ．通过写字台上的玻璃板观察玻璃板下的文字所看到的文字的位置往往比实际位置 （选填“高”或“略低”）一些，潜水员在水中看到岸边汽车的高度比车的实际高度要 （选填“高”或“略低”）一些。 【答案】 高 高 【详解】[1]光从玻璃折射到空气中，空气中的折射角大于玻璃中的入射角，由于眼睛以为光沿直线传播，因此通过写字台上的玻璃板观察玻璃板下的文字所看到的文字的位置往往比实际位置高。 [2]车反射的光从空气中折射到水中，水中的折射角较小，由于眼睛以为光沿直线传播，因此潜水员在水中看到岸边汽车的高度比车的实际高度要高一些。 变式2-2 如图所示，由于不同高度空气的疏密不同，来自地平线以下的太阳光，会发生光的 现象逐渐向地面弯曲，进入人眼，逆着光望去就看见太阳了，所以日出时我们所看到的太阳在实际位置的 。（选填“上方”或“下方”） 【答案】 折射 上方 【详解】[1]太阳光在穿过大气层时，由于不同高度空气的疏密不同，即空气密度不均匀，光的传播方向会发生改变。这种现象称为光的折射。 [2]来自地平线以下的太阳光，逐渐向地面弯曲，人眼逆着折射光线望去时，太阳的位置看起来比实际位置更高。因此，日出时我们所看到的太阳位置在其实际位置的上方。 变式2-3．如图，将大小和形状相同的红、蓝圆环粘成“8”字，将其竖直放入水中，下边的蓝环刚好浸没（图中只是操作）。关于在水面上方看到的现象，判断正确的是（    ） A．看到水中的蓝环是光的折射所成的等大虚像 B．红环在水中的“倒影”是光的反射所成的等大虚像 C．红环在水中的“倒影”比水面上的红环更明亮 D．红环在水中的“倒影”和看到的蓝环完全重合 【答案】B 【详解】A．水中的蓝环反射的光通过水面折射进入人的眼中，所以水中看到的蓝环是光的折射所成的虚像，大小不相等，故A错误； B．红环的倒影属于平面镜成像，是光的反射所成的等大虚像，故B正确； C．反射和折射是同时发生的，所以一部分光会进入水中使红环在水中的“倒影”比水面上的红环更暗一些，故C错误； D．红环的倒影是光的反射形成的，蓝环的像是光的折射形成的，所以从水面上方可以观察到红环的“倒影”和蓝环的像并不完全重合。故D错误。 故选B。 知识点三 光的色散 1、单色光和复色光 （1）单色光：不能再分解的光叫作单色光，如：红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光、紫光。 （2）复色光：由单色光混合而成的光叫作复色光。例如：白光、红蓝光等 2、色散现象：让一束白光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照到白屏上，在白屏上形成一条彩色光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛（diàn）、紫。 3、光的色散现象说明： （1）白光是由各种色光混合而成的，是复色光。 （2）光的色散实质上是光的折射，不同色光偏折的程度是不同的，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大. （3）光的色散现象：棱镜实验、雨后彩虹、太阳线的肥皂泡等。 例3 1666年，牛顿将太阳光射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，下列说法不正确的是（　　） A．①太阳光是复色光，②和③是单色光 B．②→③顺序依次是从红光到紫光 C．电视机发出的光组成与太阳光相同 D．这个现象产生的原理是光的色散 【解答】解：ABD、太阳光经过三棱镜后会发生光的色散现象，光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，这表明太阳光是复色光，故①太阳光是复色光，②和③是单色光，②→③顺序依次是从红光到紫光，故ABD正确； C、彩色电视机画面的颜色是由红、绿、蓝三种颜色光组成的，故C错误。 故选：C。 变式3-1 “不经历风雨怎么见彩虹”，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠（图中圆模拟小水珠）形成彩虹光路示意图，a、b为两种单色光。图中彩虹形成过程中涉及到的光现象有（　　） A．光的折射 B．光的反射 C．光的色散 D．以上都有 【解答】解：根据图片可知，太阳光斜射入空气中的小水珠时，光线的传播方向发生 了改变，属于光的折射现象；折射光线会在小水珠内部发生反射现象；由于不同颜色的光的折射情况不同，所以会出现光的色散现象，综上所述，D正确。 故选：D。 变式3-2 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船与长征二号运载火箭组合体在酒泉卫星发射中心发射。航天员进入中国空间站后，将完成以斑马鱼和金鱼藻作为对象的“太空养鱼”实验（如图所示）。结合上述信息回答。火箭外壳选择白色涂装，其原因最不符合实际的是（　　） A．更容易反射阳光，降低火箭表面的温度 B．白色更容易被人眼、光学仪器跟踪观察 C．光更容易透过涂层及外壳，使飞船内光线充足 D．更易于发现火箭表面的瑕疵、污染和损坏情况 【解答】解：A、白色物体反射所有的色光，因此火箭外壳选择白色涂装更容易反射阳光，降低火箭表面的温度，故A正确； B、白色火箭有利于人眼、光学仪器跟踪观察，故B正确； C、火箭外壳是不透明物体，不能被光透过，故C错误； D、火箭外壳选择白色涂装，其表面的瑕疵、污染和损坏情况更容易被发现，故D正确。 故选：C。 【方法技巧】 方法技巧：比较：光的反射与光的折射 光的反射 光的折射 不同点 发生条件 可以在任何物体的表面发生 在不同介质的分界面或同种不均匀介质中发生 角度大小关系 反射角始终等于入射角 折射角与入射角不相等 光垂直入射时的方向 反射光线与入射光线方向相反 折射光线与入射光线方向相同 相同点 三线共面，法线居中，光路可逆，反射角和折射角都随入射角的增大（减小）而增大（减小），所成的像都是虚像。 【巩固训练】 1. 如图所示，是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片，来探究下列问题： （1）如果AB为入射光，BE就是______光，BC就是______光； （2）如果以ABC段光路来探究折射特点，还需要作辅助线，请在答题卡对应图中画出辅助线； （3）照片中未标注光传播方向，请根据照片中的光路判断光是从A端入射，还是D端入射？______；理由是：______。 【答案】（1） 反射 折射 （2） （3） 从A端入射 见解析 【解析】【小问1详解】 [1][2]光射向两种介质分界面时，会同时发生反射和折射，且反射光和入射光在同种介质中，所以BE就是反射光，BC就是折射光。 【小问2详解】要探究折射特点，需要作出法线。方法是：过入射点与玻璃 砖上表面垂直作直线，就是法线，如图所示： 【小问3详解】[1][2]若光线从D端入射，DC为入射光，射向玻璃砖下表面时会发生反射和折射，实际没有发生反射；其折射光CB射向玻璃砖上表面时，发声折射，但不会出现光线BE。所以光是从A端入射。 2．某同学做“探究光的折射规律”实验，她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心，让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处，激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出（如图所示）。旋转圆盘，多次改变激光束入射角度，观察折射光线方向并记录数据，如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 入射角 折射角 （1）做第三次实验时，忘了记录入射角的数据，结合图可知，此时的入射角为 ； （2）分析实验数据可知：当光从空气斜射到玻璃表面时，折射角 入射角，折射角随入射角增大而 。 【答案】 （1）45° （2）小于 增大 【解析】（1）图是探究光的反射规律的实验装置，入射角为入射光线与法线的夹角，此时入射角的大小为45°。 （2）由表格数据和图示知道，光从空气斜射到玻璃表面时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折射角增大，即折射角随着入射角的增大而增大。 3.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点，如图甲所示。    （1）小华将玻璃砖的一个表面与MM齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为 ，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是 ； （2）接下来观察光从空气中进入水中的传播情况，小华应想办法保证 相同，她的做法是：将光屏竖直放入水槽中（使线段MM'水平），并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应从 点向O点射入； （3）小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图（OE为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 ； （4）若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则 射出的折射光线更远离法线。 【答案】 （1） 有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播 AO和OB （2） 入射角 A （3）玻璃 （4）玻璃 【解析】（1）光线AO到OC，光的传播路线没有改变，说明光在同一种均匀介质中传播，所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。 本实验探究光的折射规律，要记录光的折射光线和入射光线，所以，要记录的两条光线是AO和OB。 （2）探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，入射角相同，观察折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证入射光线重合，入射角相同。 （3）如乙、丙图，当光在空气中传播时AO入射，OC传播；当光线从空气斜射入水中，AO入射，OE传播；当光线从空气斜射入玻璃中，AO入射，OB传播，比较两条折射光线OB和OE，OB偏离OC更多，所以，玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。 （4）光从空气斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力强，根据光路是可逆的，当光从玻璃斜射入空气中时的偏折能力比光从水中斜射入空气中时的偏折能力强，所以，从玻璃中射出的折射光线更远离法线。 4. 如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程。    （1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应 （靠近/远离）水面； （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向 （左/右）移； （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明： 。 【答案】 （1） 靠近 （2） 右 （3）见解析 【解析】（1）当入射光线靠近水面时，入射角增大，折射角随入射角的增大而增大，折射光线将靠近水面。 （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，入射点将向右移动，则折射光线随之向右移动，即在注水的过程中水底的光斑向右移动。 （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，则呈现折射光线的竖板左侧和呈现入射光线的竖板右侧不在同一平面内，在竖板左侧上不能看到折射光线，说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内。 5. 如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 【答案】 （1）显示光路 （2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角 （3）小于 （4）45o 【解析】（1）某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有显示光路的作用。 （2）根据表中数据可知，实验中，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出的结论是：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。 （3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小了，折射角随之变小，所以折射角会小于30°。 （4）已知当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，其折射角是30°。根据光路的可逆性，当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。 6. 小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中。 （1）如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将 　　（A.向左移动；B.向右移动；C.不动）。 （2）如图乙所示，将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度，发现纸板上无折射光束呈现。此时纸板上看不到折射光线，下列说法正确的有 　　（A.没有折射光线；B.有折射光线但不易看见；C.如果在原折射光线处喷一些烟雾也不可能看见折射光线）。 （3）如图丙，如果光线沿着BO方向射向空气，并逐步增大入射角的度数时（入射点的位置不变），折射光线 　　（A.可能；B.不可能）消失。 （4）如图丙，当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出，此时折射角为 　　度。 【答案】（1）A；（2）B；（3）会；（4）0。 【解析】（1）光的折射：光从空气斜射入水或其它透明介质时，折射角小于入射角。 （2）在光的折射中使用可转动的光屏是为了探究折射光线、法线和入射光线是否在同一平面内。 （3）光从其他透明介质斜射入空气，折射角大于入射角，折射角随入射角的增大而增大，增大到一定程度，看不到折射光线； （4）当光线垂直入射时光线不改变方向，此时入射角和折射角都等于零。 【解答】（1）光从空气斜射入水或其它透明介质时，折射角小于入射角；小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，光线在水面处发生折射，水槽底部光斑的位置将向左移动，说明光从空气斜射入水中时，传播方向会发生改变，故选：A。 （2）小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度，发现纸板上无折射光束呈现，说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内；此时纸板上看不到折射光线，但折射光线依然存在，故选：B； （3）在图丙中，如果光线沿着BO方向射向空气，在界面处发生折射，同时也会发生反射；若不断增大光在水中的入射角，增大到一定程度，看不到折射光线，产生了全发射；所以折射光线会消失，一定发生反射现象； （4）当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出，此时光线垂直入射不改变传播方向，则此时入射角和折射角都等于0度。 7.小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。 入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50 折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90 （1）当入射角为0°时，折射角大小为0°，说明当光从水中垂直射入空气中时，传播方向 ； （2）分析实验数据可知：入射角增大时，折射角 （填“增大”或“减小”），且折射角 （填“大于”、“小于”或“等于”）入射角； （3）当入射角为48.6°，折射角大小为90°，若再增大入射角，则折射光线消失，只发生反射，这种现象称为全反射，所以当入射角为50°时会发生 现象； （4）若光线从空气斜射入水中，入射角为58.7°，则折射角大小为 ，这是因为在光的折射现象中，光路都具有 性。增大入射角，观察折射角的变化，我们发现 （选填“会”或“不会”）发生全反射现象。 【答案】（1）不改变；（2）增大；大于；（3）全反射；（4）40°；可逆；不会。 【解析】（1）由表格中数据得，当入射角为0°时，折射角大小为0°，说明当光从水中垂直射入空气中时，传播方向不改变。 （2）分析实验数据可知：折射角随入射角增大而增大，且折射角大于入射角。 （3）当入射角为50°大于48.6°，会发生全反射现象。 （4）由表格中数据得，光线从水中斜射入空气中时，入射角为40°时，折射角为58.7°，根据光路的可逆性可知，若光线从空气斜射入水中，入射角为58.7°，则折射角大小为40°。 此过程中，折射角小于入射角，增大入射角，观察折射角的变化，我们发现不会发生全反射现象。 8. 唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句，其中“海楼”指海市蜃楼，其产生的主要原因是（　　） A. 小孔成像 B. 光的折射 C. 平面镜成像 D. 凹面镜成像 【答案】B 【解析】B．海市蜃楼是光在不均匀介质中发生的折射现象，故B符合题意； A．小孔成像是光的直线传播现象，故A不符合题意； C．平面镜成像是光的反射现象，故C不符合题意； D．凹面镜成像是光的反射现象，故D不符合题意。故选B。 9. 《木兰诗》展现了我国北方乐府民歌的卓越成就。下列四幅图与诗中“当窗理云鬓，对镜贴花黄”涉及的光现象原理相同的是（ ） A. 亭台倒影 B. 日晷计时 C. 水清疑浅 D. 地面树影 【答案】A 【解析】“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，人在镜中的像是平面镜成像，是由于光的反射形成的。 A．亭台在水中的倒影是平面镜成像，是由于光的反射形成的，故A符合题意； B．日晷是利用光沿直线传播形成的影子来进行计时的，故B不符合题意； C．潭清疑水浅，是池底的光从水中斜射入空气中时，发生折射形成的，故C不符合题意； D．地面树影是由于光沿直线传播形成的影子，故D不符合题意。故选A。 10. 如图是甘肃敦煌的塔式太阳能电站。电站周围安装有很多定日镜（即平面镜），可以根据太阳的位置变换角度，将太阳光集中照射在同一位置，利用太阳能来发电。下列光现象与定日镜工作原理相同的是（　　） A. 湖中倒影 B. 水中“弯筷” C. 墙上手影 D. 树下光斑 【答案】A 【解析】根据题意可知，定日镜的原理为光的反射。 A．湖中倒影属于平面镜成像，原理为光的反射，故A符合题意； B．水中“弯筷”是由于光的折射形成的，故B不符合题意； C．墙上手影是由于光沿直线传播形成的，故C不符合题意； D．树下光斑由于光沿直线传播形成的，故D不符合题意。故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章光现象 第三节 光的折射 目录 【学习目标】 1 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：光的折射规律 2 知识点2生活中的折射现象 5 知识点3光的色散 6 【方法技巧】 8 方法技巧 实像与虚像的区别 8 【巩固训练】 8 【学习目标】 1.认识光的折射现象，并通过实验探究光的折射规律； 2．虚知道光在发生折射时，光路是可逆的。 3．能够根据光的折射规律简单作图； 4．能够利用所学知识解释生活中的折射现象。 教学重点： 1.了解光的折射现象，知道折射光线和折射角的概念； 2．通过光的色散知道太阳光是由多种单色光组成的，理解白光是复色光，了解紫外线和红外线，建立完整的光科学观念。 教学难点： . 1.能用光的折射规律解释生活中简单的折射现象，强化科学解释与实际应用的科学思维； 2.通过对比实验验证光路的可逆性，总结光的折射规律的操作要点； 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一.光的折射规律 1.光的折射现象：光从介质（如空气）斜射入另一种介质（如水中）时，其传播方向会发生偏折，这种现象叫作光的折射。 2. 与光的折射有关的基本概念：一点、三线、两角 一点 入射点 O 三线 法线NN'：经过入射点 O 并垂直于介质分界面的直线 入射光线AO 折射光线OC 两角 入射角α：入射光线与法线的夹角； 折射角γ：折射光线与法线的夹角 3.【实验目的】探究光的折射规律 【实验器材】可折叠的标有角度刻度的硬白纸板、水、水缸、激光笔 【实验步骤】 （1）．如图所示，将一块画有角度和中心虚线的硬纸板竖直插入盛有水的缸中，使虚线与水面垂直，角度刻度中心点恰与水面相平。虚线即为分界面的法线，中心点即为为入射点。 (2)．用激光笔将一束光贴着纸板沿着某一个角度射到入射点，经分界面的反射和折射，沿另一个方向射出，在纸板上出现了反射光线和折射光线的径迹。 (3)．改变入射角的大小，发现折射角会随着入射角的增大而增大，减小而减小。 增大入射角 减小入射角 入射角减小到0 (4)．把纸板右半边向前或向后折，反射光线的径迹消失。 【实验分析】 1．当纸板向前向后折时，折射光线从纸板上消失，纸板恢复平整后，折射光线重新出现，说明折射光线、入射光线、法线在同一平面内。 2．实验过程中发现，折射光线和入射光线始终在法线的两侧。 3．折射角会随着入射角的变化趋势而变化。 4．光从空气斜射入水时，折射角小于入射角；光从水斜射入空气时，折射角大于入射角。 5．当光垂直入射时，光不发生折射。 【实验结论】 三线共面，法线居中，速大角大。（光路可逆） 【注意事项】 1．白纸板的作用：由于白纸表面粗糙，光沿纸板传播时，有部分光被反射到各个方向，从而显示光路。 2．让光从某次折射光线径迹逆着折射光线的方向射到纸板中心点，它被折射后逆着原来的入射光的方向射出。这表明，在折射现象中，光路是可逆的。 例1． 如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的路线，据图分析：折射 角大小是 ，空气在界面的 侧（选填“上”“下”“左”“右”）。 变式1-1.下列词句中属于光的直线传播现象的是：___________；属于光的反射现象的是 ___________；属于光的折射现象的是 ___________。（选填数字号码）。 ①立竿见影；②镜花水月；③坐井观天；④海市蜃楼；⑤凿壁偷光；⑥水中捞月；⑦潭清疑水浅。 变式1-2 如图所示，能正确表示光从空气进入玻璃中的光路是 图。 变式1-3 如图所示，一束光线斜射入装满水的容器中，在P处形成一光斑，现保持入射光线方向不变，将容器中的水慢慢抽出，则在此过程中光斑将 A．向左移动 B．向右移动 C．仍在原来位置 D．先向左移动再向右移动 知识点二 生活中的折射现象 1． 河水看浅： （1）光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由折射光线反向延长线的交点发出的，这点的位置比实际位置升高了。 （2）原理图： 2． 渔民叉鱼： （1）有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。（2）原理图： 3． 从水中看岸上物体： （1）光从空气斜射向入水时发生折射，折射角小于于入射角。人眼逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由折射光线反向延长线的交点发出的，这点的位置比实际位置升高了。 （2）原理图： 4． 海市蜃楼： （1）海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，形成原因是地面附近空气温度比上层空气温度低，使上下层空气密度不同，而发生的折射现象。多发生在夏天的海面上。 （2）原理图： 5.玻璃砖的折射 （1）平行玻璃砖的的折射（如下图）：平行射入，折射后平行射出（光路可逆） （2）扇形玻璃砖的折射（如下图）：经过球心的光线传播方向不变（光路可逆） 例2.．如图1所示，在阳光照射下，水中觅食的白鹤组成了“对影成三鸟”的自然佳景。阳光下鸟的黑影是光的 形成的；水中鸟的倒影是光的 形成的；下列选项 （填字母）表示白鹤看到水中鱼的光路图。 变式2-1 ．通过写字台上的玻璃板观察玻璃板下的文字所看到的文字的位置往往比实际位置 （选填“高”或“略低”）一些，潜水员在水中看到岸边汽车的高度比车的实际高度要 （选填“高”或“略低”）一些。 【答案】 高 高 【详解】[1]光从玻璃折射到空气中，空气中的折射角大于玻璃中的入射角，由于眼睛以为光沿直线传播，因此通过写字台上的玻璃板观察玻璃板下的文字所看到的文字的位置往往比实际位置高。 [2]车反射的光从空气中折射到水中，水中的折射角较小，由于眼睛以为光沿直线传播，因此潜水员在水中看到岸边汽车的高度比车的实际高度要高一些。 变式2-2 如图所示，由于不同高度空气的疏密不同，来自地平线以下的太阳光，会发生光的 现象逐渐向地面弯曲，进入人眼，逆着光望去就看见太阳了，所以日出时我们所看到的太阳在实际位置的 。（选填“上方”或“下方”） 变式2-3．如图，将大小和形状相同的红、蓝圆环粘成“8”字，将其竖直放入水中，下边的蓝环刚好浸没（图中只是操作）。关于在水面上方看到的现象，判断正确的是（    ） A．看到水中的蓝环是光的折射所成的等大虚像 B．红环在水中的“倒影”是光的反射所成的等大虚像 C．红环在水中的“倒影”比水面上的红环更明亮 D．红环在水中的“倒影”和看到的蓝环完全重合 知识点三 光的色散 1、单色光和复色光 （1）单色光：不能再分解的光叫作单色光，如：红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光、紫光。 （2）复色光：由单色光混合而成的光叫作复色光。例如：白光、红蓝光等 2、色散现象：让一束白光照射到三棱镜上，通过三棱镜偏折后照到白屏上，在白屏上形成一条彩色光带，颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛（diàn）、紫。 3、光的色散现象说明： （1）白光是由各种色光混合而成的，是复色光。 （2）光的色散实质上是光的折射，不同色光偏折的程度是不同的，红光的偏折程度最小，紫光的偏折程度最大. （3）光的色散现象：棱镜实验、雨后彩虹、太阳线的肥皂泡等。 例3 1666年，牛顿将太阳光射到三棱镜上，从棱镜另一侧的白纸屏上可以看到一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的彩色光带，下列说法不正确的是（　　） A．①太阳光是复色光，②和③是单色光 B．②→③顺序依次是从红光到紫光 C．电视机发出的光组成与太阳光相同 D．这个现象产生的原理是光的色散 变式3-1 “不经历风雨怎么见彩虹”，如图所示为太阳光射到空气中的小水珠（图中圆模拟小水珠）形成彩虹光路示意图，a、b为两种单色光。图中彩虹形成过程中涉及到的光现象有（　　） A．光的折射 B．光的反射 C．光的色散 D．以上都有 变式3-2 2024年4月25日，神舟十八号载人飞船与长征二号运载火箭组合体在酒泉卫星发射中心发射。航天员进入中国空间站后，将完成以斑马鱼和金鱼藻作为对象的“太空养鱼”实验（如图所示）。结合上述信息回答。火箭外壳选择白色涂装，其原因最不符合实际的是（　　） A．更容易反射阳光，降低火箭表面的温度 B．白色更容易被人眼、光学仪器跟踪观察 C．光更容易透过涂层及外壳，使飞船内光线充足 D．更易于发现火箭表面的瑕疵、污染和损坏情况 【方法技巧】 方法技巧：比较：光的反射与光的折射 光的反射 光的折射 不同点 发生条件 可以在任何物体的表面发生 在不同介质的分界面或同种不均匀介质中发生 角度大小关系 反射角始终等于入射角 折射角与入射角不相等 光垂直入射时的方向 反射光线与入射光线方向相反 折射光线与入射光线方向相同 相同点 三线共面，法线居中，光路可逆，反射角和折射角都随入射角的增大（减小）而增大（减小），所成的像都是虚像。 【巩固训练】 1. 如图所示，是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片，来探究下列问题： （1）如果AB为入射光，BE就是______光，BC就是______光； （2）如果以ABC段光路来探究折射特点，还需要作辅助线，请在答题卡对应图中画出辅助线； （3）照片中未标注光传播方向，请根据照片中的光路判断光是从A端入射，还是D端入射？______；理由是：______。 2．某同学做“探究光的折射规律”实验，她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心，让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处，激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出（如图所示）。旋转圆盘，多次改变激光束入射角度，观察折射光线方向并记录数据，如下表所示。 实验次数 1 2 3 4 5 入射角 折射角 （1）做第三次实验时，忘了记录入射角的数据，结合图可知，此时的入射角为 ； （2）分析实验数据可知：当光从空气斜射到玻璃表面时，折射角 入射角，折射角随入射角增大而 。 3.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点，如图甲所示。    （1）小华将玻璃砖的一个表面与MM齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路（AO、OC为同一直线），你认为出现光线OC是因为 ，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是 ； （2）接下来观察光从空气中进入水中的传播情况，小华应想办法保证 相同，她的做法是：将光屏竖直放入水槽中（使线段MM'水平），并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应从 点向O点射入； （3）小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图（OE为水中的折射光线），通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 ； （4）若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则 射出的折射光线更远离法线。 4. 如图所示，小明在研究光的折射规律时，为了观察到光的折射过程，他就把一块白色的板竖直放在水中，然后将一激光束从空气中斜射入水中，结果在白板上看到了折射的过程。    （1）若他将激光束向水面靠拢，请问折射光束应 （靠近/远离）水面； （2）若入射水面的激光束的角度保持不变，在水槽中加适量水，请问水底的光斑应向 （左/右）移； （3）该竖板左侧可以绕图中虚线自由翻转，如果将左侧竖板向后翻转后，折射光线在竖板上消失，返回后又再次出现在竖板上，这说明： 。 5. 如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据： 入射角 10° 30° 45° 60° 折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8° （1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有______作用； （2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______； （3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）； （4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。 6. 小明在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中。 （1）如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将 　　（A.向左移动；B.向右移动；C.不动）。 （2）如图乙所示，将纸板右半部分绕CD向后翻转任意角度，发现纸板上无折射光束呈现。此时纸板上看不到折射光线，下列说法正确的有 　　（A.没有折射光线；B.有折射光线但不易看见；C.如果在原折射光线处喷一些烟雾也不可能看见折射光线）。 （3）如图丙，如果光线沿着BO方向射向空气，并逐步增大入射角的度数时（入射点的位置不变），折射光线 　　（A.可能；B.不可能）消失。 （4）如图丙，当光沿着CO方向射入时会沿OD方向射出，此时折射角为 　　度。 7.小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”实验测得的数据如表。 入射角/° 0 10 20 30 40 48.6 50 折射角/° 0 13.4 27.0 41.7 58.7 90 （1）当入射角为0°时，折射角大小为0°，说明当光从水中垂直射入空气中时，传播方向 ； （2）分析实验数据可知：入射角增大时，折射角 （填“增大”或“减小”），且折射角 （填“大于”、“小于”或“等于”）入射角； （3）当入射角为48.6°，折射角大小为90°，若再增大入射角，则折射光线消失，只发生反射，这种现象称为全反射，所以当入射角为50°时会发生 现象； （4）若光线从空气斜射入水中，入射角为58.7°，则折射角大小为 ，这是因为在光的折射现象中，光路都具有 性。增大入射角，观察折射角的变化，我们发现 （选填“会”或“不会”）发生全反射现象。 8. 唐朝诗人李白在《渡荆门送别》诗中有“云生结海楼”的写景名句，其中“海楼”指海市蜃楼，其产生的主要原因是（　　） A. 小孔成像 B. 光的折射 C. 平面镜成像 D. 凹面镜成像 9. 《木兰诗》展现了我国北方乐府民歌的卓越成就。下列四幅图与诗中“当窗理云鬓，对镜贴花黄”涉及的光现象原理相同的是（ ） A. 亭台倒影 B. 日晷计时 C. 水清疑浅 D. 地面树影 10. 如图是甘肃敦煌的塔式太阳能电站。电站周围安装有很多定日镜（即平面镜），可以根据太阳的位置变换角度，将太阳光集中照射在同一位置，利用太阳能来发电。下列光现象与定日镜工作原理相同的是（　　） A. 湖中倒影 B. 水中“弯筷” C. 墙上手影 D. 树下光斑 / 学科网（北京）股份有限公司 $$